毕业设计（论文）独创性声明 ................................................................................... 26 附录 .............................................................................................................................................. 27
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1 绪论
1 绪论
1.1课题的背景及意义
路灯建设和管理作为城市基础设施的重要工程之一，已引起各地政府的高度重视和社会的广泛关注。一个良好的城市照明系统不仅关注着人民生活、生产发展、交通安全和社会治安，而且对提高良好的投资环境，吸引外商投资，促进经济发展，起着非常重要的作用[1]。
传统的路灯在控制模式上，采用定时器和接触器来完成，让路灯在指定的时间内开通和关闭，在管理模式上，采用人工巡视的方法即“白天巡线，晚上巡灯”，从而使路灯在控制和管理上，无法做到路灯与路灯管理室之间的实时交流[2]。由于控制系统不便于远程监控和管理，进而不能对路灯的工作情况做系统的统计，对单个路灯不能随时控制，对路灯的故障不能及时的排查，对线路的电压和电流不能随时检查，对电缆的防盗没有有效地处理，对电能的有功和无功不能实时采集和有效控制，可以说不能适应当前城市路灯照明飞速发展的需要，它造成人力、物力、财力的大量浪费。针对传统路灯控制系统存在的缺陷，在本课题研究中的城市路灯监控系统应当集成计算机集控技术、通信技术、自动控制技术、等多个领域的最新科研与技术研究成果，使在本课题研究中们的路灯亮化工程成为现代化城市的重要标志。
另外，随着社会的发展，能源问题已经成为全球最为关注的问题之一，能源危机已经成为全人类面临的主要危机。其中，城市路灯的耗电量占整个正是公用事业耗电总量的比例很大，因而路灯的节能工作在当前及今后有特别重要的意义。
1.2国内的相关研究
城市路灯监控在国内外研究都是前沿课题，国内外学者都做了深入的研究。目前主要应用GPRS和Internet技术，合理组织软件结构，使工作人员通过主机服务器来迅速获取自己权限下的所有信息，从而达到远程检测路灯的工作状态并及时发出控制命令。大体来说，目前城乡路灯的现状为[3]：
1) 具体化
原来路灯控制是一片或一条线路，现在控制要求在原有基础上，还要能够具体到某个路灯，不仅能控制路灯的状态，而且能了解具体某个路灯的工作状态。
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2) 智能化
系统能够智能监控路灯，在需要开灯时，自动的使路灯发光照明；需要关灯时，能准确地关闭路灯。
3) 远程化
系统通过GPRS网络、Internet技术和电力线载波技术使路灯监控达到远程控制。监控人员可以在任何时候、从任何地方获取路灯现场的工作状况并对其实施控制。
4) 节能化
路灯运行时，在保证道路照度正常运行要求下，尽量节省电能的开支。
1.3国外的相关研究
路灯控制系统近几年飞速发展，而国外从上个世纪90年代就开始从事智能照明系统的开发与应用，如今已经开发出许多智能灯具和照明的智能控制与管理系统，如澳大利亚(Clispal)基于C-BUS总线、德国ABB公司基于I-BUS总线、邦德(Dynalitc)基于Dynct总线协议、Philips基于DALL协议、日本松下基于HBS的协议以及X-10的电力线载波协议的路灯智能控制与管理系统。采用无线网络技术的智能灯光控制系统产品最近也相继问世。无线网络技术方案与电力线载波方案一样，由于没有专用的网络线，安装和扩展灵活方便，甚至可以使用电池供电，不用连接电源线，安装和扩展灵活方便，同时也降低了用户的总体成本。目前新加坡、美国、法国、德国和瑞士等国，都是通过电脑来制定一个自动化运行程序，使道路照明的启闭与日出、日落密切配合，节省能源[4]。
1.4路灯的发展前景
路灯的发展从以前的需要工作人员每天的巡逻到现在的只需要偶尔去看看路灯的状况，到远程控制，只需要坐在办公室里，就可以知道外面很远的地方的路灯开灯或关闭的情况。还有现在在本课题研究中们已经采用LED灯来代替原来的白炽灯，LED灯小巧，节能。目前的LED路灯比较适宜安装在照明级别比较低，对照度要求不高的次干道路、小区道路和乡村道路上，可用来替换250W以下的常规光源路灯，还不能大规模的用来替换高功率高压钠灯等传统光源路灯，特别是对照度、均匀度要求高的城市主干道上的传统光源路灯。但是随着LED路灯技术不断完善，LED光源特点的充分利用，LED路灯配光问题和散热问题的妥善解决，成本的降低，产品质量的提高，相应的国家和行业标准的完善，相信不久的将来，LED路灯将替换传统光源路灯，成为道路照明节能改造的最佳选择。通讯也是路灯发展的一个方向，把传统的通讯方法，转
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变成更易了解路灯情况，并且可以观察到周边状况的通讯。再有现在的路灯也可以选择以太阳能提供能量的路灯，就不需要在下雨打雷后，再去担心路灯可能因为没有电源的提供而影响正常工作[5]。
所以在本课题研究中们以后的路灯，很可能就是把LED灯、太阳能以及先进的远程设备结合使用，这会是在本课题研究中国一项先进的改革，既能节省财力，物力，又能节省电力能源。
1.5本文研究工作
本课题研究主要内容是做一个具有光控与时控相结合的路灯控制器的硬件设备，总体分成嗲元模块、光控模块、时控模块、液晶显示、按键、串口。设置整个电路的运行，用AutoDesing 6.0软件画各模块及整个电路板的原理图。根据原理图焊接电路板并进行调试及实验现象观察。总之就是它的内部结构、工作原理、元件特性、PCB制版、电路焊接等有关内容。
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2 系统的总体设计
2 系统的总体设计
2.1时控与光控路灯概述
光控路灯控制器是一个通过外界光线的强度来控制电路通断的开关，通过它可以自动实现一些控制，比如路灯在阴雨天会自动开启，照亮行人。通过感光装置，实现自动化开关有利于许多生产与生活，例如在车间里可以安装光控开关来控制车间里的照明灯，这样既利于车间的照明又利于节省电能，光足够亮时开关会自动关掉照明灯。
随着城市的发展及规模的不断扩大，城市交通照明需求急速增加。对路灯的控制也就提出更高的要求。公共路灯照明是公共事业建设中的一个重要部分，随着农村人民生活水平的提高以及工作的需要，公共路灯监控越来越重要[6]。传统的路灯一般都是通过光控制或者定时器，需要工作人员巡逻，以检查路灯的开关情况，在本课题研究中这次研究的是在传统的路灯控制基础上，增加了MAX232通讯接口、ISP下载接口，使之与计算机相连接，可以进行远程控制以及时了解路灯开关状况。
2.2总体设计
2.2.1采用的方案
整体布局是用串口接通220V电源，利用电源模块把220V的交流电转换成5V的交流电，供电路板供电。光控模块采用光敏电阻做光敏器件，采集光强与程序设置的光强进行比较（采集到的光强是模拟量，程序能够识别的只有数字量0和1，就需要利用AD转换），继电器是电磁继电器，如果光强大于模拟的光强量，则继电器处于开状态，路灯不亮；如果光强量小于模拟光强量，则路灯亮。采用ATmega16单片机控制整个电路板，有3个按键设置，用来增值、移位、确认。电路板上还有液晶显示器，用来观察目前的路灯运行状况，时间。时控模块采用一个时钟芯片控制时间的运行。最后通过232串口，把所接收到的信息，传送到接口，然后进行调试、观察实验现象。 2.2.2ATmega16单片机简介
数据采集模块最为主要的目的就是将传感器所采集到的模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号，然后将数据处理等待发送。为了满足两类数据采集精度的要求和控制系统成本，必须选用两种类型的模/数(A/D)转换芯片。考虑
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